高层建筑边坡地质灾害危险性评估与防治

赵 亮

(中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司，湖南长沙 410011)

0 引言

我国地形地貌复杂多样，地质条件较差，在南部地区更是显著［1］。随着国内现代化建设的推进，公路、铁路以及高层建筑等也在高速发展。在建设过程中都会遇到各种各样的地质灾害影响，考虑地质灾害的影响是整个工程能否达标的重要因素之一［2］。如何采用合理的技术方法，对地质灾害进行评估预测，以求得到合理的施工方案和防治措施，是目前地质灾害中一个重要的课题［3］。尤其是对于边坡地质灾害这一普遍存在的地质条件。目前，国内外学者对于公路、铁路以及露天矿山工程中的边坡灾害研究较多，而对于丘陵地区城市高层建筑的边坡地质灾害研究较少［4-8］。

本文对高层建设项目工程边坡灾害进行了现状分析，并采用分区评估的方法，确定了评估原则，量化了评估指标，对边坡灾害的危险性进行了分析预测。在此基础上，提出了相应的防治措施和建议。

1 项目背景

拟建通用国际社区位于湖南省长沙市天心区金盆岭，赤岭路以东，原长沙化工机械厂区内。通用国际社区南地块拟建5栋高层建筑及幼儿园，由于通用国际社区南地块存在长约215 m高边坡，且存在时间较长，需进行拟建工程建设场地地质灾害危险性评估，提出相应防治措施，确保工程顺利开展［9，10］。

1.1 工程概况

边坡项目场地位于长沙市天心区金盆岭，赤岭路以东，原长沙化工机械厂区内，用地范围地理坐标:东经 112°58'21″～112°58'31″，北纬 28°08'56″～28°09'07″。南地块边坡全长约215 m，高10 m～15 m，为便于表述，将整个边坡分别划分为AB段、BC段、AD段三段，即本次评估的边坡对象。

其中，AD，AB段和BC段边坡都属于填方边坡，边坡土体由人工填土组成，边坡下部设有重力式挡土墙。边坡项目主要拐点坐标见表1。

表1 边坡项目主要拐点坐标

1.2 地质环境条件

该项目建设用地高程一般在63.00 m～89.00 m之间，地形起伏变化较大，地形坡角一般60°～80°，为湘江冲积阶地，地貌类型单一。基底地层为白垩系中～厚层状泥质粉砂岩，岩性单一，岩层单斜产出，上覆10 m～30 m第四系土层，未发现断层分布，构造不发育，地质构造简单。岩土体工程地质性质良好，碳酸盐岩岩溶不发育，水文地质条件简单。区内新构造运动不强烈，表现为缓慢间歇性抬升，地震基本烈度6度，属地壳较稳定区。评估区人类工程活动较强烈，现状条件下，未曾发生各类地质灾害，地质灾害不发育。

综上所述，评估区范围内的地质环境条件属于中等类型复杂程度。

2 评估预测

2.1 地质灾害危险性现状评估

建设工程地质灾害危险性评估的灾种主要包括:崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷(含岩溶塌陷和矿山采空塌陷)、地裂缝和地面沉降等［11］。根据本次实地的现场调查，评估区范围内未发生上述地质灾害。评估现状危险性小，危害小。

2.2 地质灾害危害性预测评估

工程施工会诱发和增大地质灾害的危险性，由于现状条件下，评估区未发生各类地质灾害，不存在增大地质灾害的问题，因此，需对工程施工诱发地质灾害的危险性进行评估预测。考虑到工程地块的地质条件，经过人工处理之后，工程施工诱发崩塌地质灾害、泥石流地质灾害、地面塌陷和地面沉降裂缝等的可能性小，危害小，危险性小。由于现阶段通用国际社区内人类工程活动频繁，地形变化较大，根据勘察资料，南地块堆填填土深约10 m～15 m，与原始地形相比变化较大，对挡土墙的影响较大，即对于滑坡地质灾害影响中等。因此，对于地质灾害危险性的预测评估主要是对挡土墙的稳定性进行评估。

将边坡分为DA，AA1，AB与BC四段，分别对应的剖面为1—1剖面、2—2剖面、3—3剖面与4—4剖面。采用理正岩土5.6软件对边坡稳定性进行计算。

只举例1—1剖面进行分析，见图1。

图1 边坡剖面1—1

计算简图见图2，采用现场实测物理力学参数，自动搜索最危险滑裂面。分别从一般情况和最不利组合情况分析验算了重力式挡土墙的滑动稳定性、倾覆稳定性、地基应力和偏心距、基础强度、墙底截面强度和整体稳定性。验算结果全部满足设计和实际要求。对于其他剖面经过验算，也符合要求。

图2 岩土理正计算简图

反过来，工程施工也可能会受到地质灾害影响，需要对其进行危险性预测。工程施工本身受到滑坡类地质灾害的危险性中等、可能性中等;工程施工本身受到其他类地质灾害的可能性小、危险性小、危害小。

2.3 地质灾害危险性综合分区评估

2.3.1 评估原则和量化指标确定

1)评估原则。

a.根据地质灾害的现状评估与预测危险性结果，全面结合评估区范围内的地质隐患潜在点的分布、环境地质条件的差别以及危险程度，量化评判区段内危险性的指标，依据“区内相似、区际相异”的原则，采取定性、半定量的分析方法对工程施工地质灾害的危险性等级进行划分［2，3］。

b.根据评估区内存在的和可能存在诱发的规模、灾种多少、承灾对象的社会属性和稳定性等，综合评判工程建设的地质灾害危险性的级别区(段)。评估地质灾害的危险性，危险性划分为大、中、小三级，分别用Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ代号表示。

2)量化指标确定。

依据施工场地的地质灾害的危险性分区评估原则，在现状评估与预测评估的基础上，综合考虑规模、分级分区的灾种多少、稳定性、社会经济属性、危害程度和承灾对象等多因素的影响来确定。按“半定量”原则，采用指数和法进行量化指标的确定。地质灾害危险性指数赋值与分级标准见表2～表4。

表2 综合分区评估地质灾害危险性指数赋值

表3 综合分区评估地质灾害危险性分级标准

表4 地质灾害危害程度分级标准

2.3.2 地质灾害危险性综合分区评估

根据上述评估原则及评估方法，通用国际社区南地块边坡项目建设场地可分为两个区，即Ⅱ区和Ⅲ区，Ⅱ区以滑坡为主的中等危险性地质灾害区，Ⅲ区为危险性小的地质灾害区。其施工场地地质灾害的综合评估结果见表5。

建设工程区地质灾害现状评估不发育，危险性小，南地块边坡滑坡类地质灾害预测评估危险性中等，地质环境为中等复杂程度，综合评定该评估区为危险性中等滑坡地质灾害区(Ⅱ);除上述区域以外建设工程区综合分区危险性评判指数为3.3，综合评定评估区为地质灾害危险性小区(Ⅲ)。

2.3.3 建设场地适应性分区评估

建设区场地适宜性等级划分标准，主要考虑场区是否适宜拟规划建设项目的适用程度。主要与地质灾害发育程度及易发程度、危险性程度、工程地质条件、水文地质条件、地形地貌，以及地质灾害防治难度及其经济合理性等因素直接相关，综合考虑上述因素及其组合，对建设区场地适宜性进行评估。

表5 建设场地地质灾害危险性综合分区评估结果

建设用地适宜性分级表见表6。

表6 建设用地适宜性分级表［9］

根据上述土地适宜性的影响因素及其权重、适宜性的分级标准，对评估区规划项目建设的适宜性进行了分区评估，其结果如下:

地质灾害的危险性属中等区(Ⅱ)，地质灾害现状不发育，危害性小;工程施工增大地质灾害预测可能性小，危险性小，危害小;工程施工诱发或受到滑坡类地质灾害预测危险性中等，可能性中等，危险性中等，可采取挡墙加固等方法进行处理，防治难度小，防治费用低，为工程建设基本适宜区。

地质灾害危险性小区(Ⅲ)，地质灾害现状不发育，危害性小;工程施工诱发、增大或受到地质灾害预测可能性小，危险性小，危害小，基本上不需要采用防护工程进行防护，为工程建设适宜区。

3 结论

3.1 防治措施

根据工程建设可能引发、加剧和遭受的地质灾害危险性大小及灾害种类，评估区分为滑坡地质灾害次重点防治区(Ⅱ)及地质灾害一般防治区(Ⅲ)。

次重点防治区(Ⅱ)以滑坡为主的地质灾害危险性中等区的防治措施建议以工程措施为主，结合监测措施。南地块边坡为永久性边坡，其支护应有专门的岩土工程支护设计方案。地质灾害一般防治区(Ⅲ)防治措施以生物措施防治为主。

3.2 建议

1)对边坡坡顶拟建建筑，应采用桩基础，桩长应深入坡底，且进入稳定地层一定深度。

2)在边坡周围应避免堆载，桩基础施工应采用非挤土、振动小、荷载轻的成桩工艺，避免基础及上部建筑施工对边坡产生不利影响，并采取有效的防护或加固措施，确保边坡的安全。

3)工程建设中尽量避免深开挖、大切方，对于工程建设过程中形成的各类边坡，应采取工程措施予以防护，消除其发生崩塌、滑坡的可能性及危险性。

4)工程建设过程中如进行深基坑开挖、桩基施工等需大量抽排地下水的工程或大量开采深部地下水，将改变评估区地下水的平衡状况，可能诱发地面沉降等地质灾害，施工过程中应采取隔水帷幕等形式减小工程建设引发地面沉降等地质灾害的可能性。

5)勘察中应查明岩土物理力学性质等，为设计和施工提供可靠的依据。

6)在施工过程中，应对边坡进行监测，发现异常及时预报;对周边环境亦应加强巡视或监测。

［1］方 琼，段中满.湖南省地形地貌与地质灾害分布关系分析［J］.中国地质灾害与防治学报，2012，23(2):83-88.

［2］黎剑华，鞠海燕，成尚锋，等.灾害边坡“系统治理”对策及实践［J］.施工技术，2006，35(11):78-82.

［3］李 鹏，周才辉，吴少授，等.对地质灾害评估的综述［J］.中国新技术新产品，2011(1):85.

［4］杨伟锋，周 韬.复杂地质条件下隧道口边坡地质灾害研究［J］.山西建筑，2007，33(4):318-319.

［5］李术才，薛翊国，张庆松，等.高风险岩溶地区隧道施工地质灾害综合预报预警关键技术研究［J］.岩石力学与工程学报，2008，27(7):1297-1307.

［6］彭瑞华.武汉市轨道交通8号线施工地质灾害分析［J］.山西建筑，2011，37(6):107-109.

［7］邬 凯，盛 谦，张勇慧，等.山区公路路基边坡地质灾害远程监测预报系统开发及应用［J］.岩土力学，2010，31(11):3683-3687.

［8］郎少林，马显春.成都地铁工程建设地质灾害类型及其防治措施［J］.山西建筑，2012，38(35):47-50.

［9］国土资发［2004］69号文，国土资源部关于实行建设用地地质灾害危险性评估的通知［S］.

［10］国务院令第349号，地质灾害防治条例［S］.

［11］国土资发［2004］69号文，地质灾害危险性评估技术要求(试行)［S］.